高中化學(xué)【晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】

晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

【目標(biāo)要求】1.能說出晶體與非晶體的區(qū)別；了解晶體中微粒的空間排布存在周期性，認(rèn)識

簡單的晶胞。2.借助分子晶體、原子晶體、離子晶體、金屬晶體等模型認(rèn)識晶體的結(jié)構(gòu)特點。

3.知道介于典型晶體之間的過渡晶體及混合型晶體是普遍存在的。知道在一定條件下，物質(zhì)

的聚集狀態(tài)隨構(gòu)成物質(zhì)的微粒種類、微粒間相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。知

道金屬鍵的特點與金屬某些性質(zhì)的關(guān)系。知道物質(zhì)的聚集狀態(tài)會影響物質(zhì)的性質(zhì)，通過改變

物質(zhì)的聚集狀態(tài)可能獲得特殊的材料。

考點一晶體常識

「核心知識梳理

1.晶體與非晶體

（1）晶體與非晶體的比較

晶體非晶體

結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)微粒周期性有序排列結(jié)構(gòu)微粒無序排列

自范性無

性質(zhì)

熔點固定不固定

特征

異同表現(xiàn)各向異性各向同性

二者區(qū)間接方法看是否有固定的熔點

別方法科學(xué)方法對固體進(jìn)行X-射線衍射實驗

⑵得到晶體的途徑

①熔融態(tài)物質(zhì)凝固.

②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）。

③溶質(zhì)從溶液中析出。

（3）晶胞

①概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。

②晶體中晶胞的排列——無隙并置

無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。

并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

2.晶胞組成的計算——切割法

⑴原則

晶胞任意位置上的一個原子如果是被八個晶胞所共有，那么，每個晶胞對這個原子分得的份

額就是1

⑵方法

①長方體（包括立方體）晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算。

T位于頂點卜*同為8個品胞所共有■粒子屬于該品胞

-------O

同f|位與棱同為4個品胞所共有.十粒子屬于該晶胞

f恒后田f同為2個晶胞所共有，十粒子屬于該晶胞

-I位于內(nèi)部1-1整個粒子都屬于該晶胞

②非長方體晶胞中粒子視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點（1

個碳原子）被三個六邊形共有，每個六邊形占;。

【理解應(yīng)用】

（1）如圖是甲、乙、丙三種晶體的晶胞，則甲晶體中X與y的個數(shù)比是,乙中a與b

的個數(shù)比是，丙中一個晶胞中有________個c離子和個d離子。

答案2：11：144

解析甲中N(x):My)=l：(4X1)=2：1;乙中Ma)：N(b)=l：(8x1)=l：1；丙中Mc)=

12x1+l=4,Md）=8x5+6X、=4。

4oZ

（2）下圖為離子晶體空間構(gòu)型示意圖：（?陽離子，。陰離子）以M代表陽離子，以N表示陰離

子，寫出各離子晶體的組成表達(dá)式：

AB

答案MNMN3MN2

13

--

解析在A中，含M、N的個數(shù)相等,82

911

11Q3--手

N:7;X4+2+4Xd=7(個)，M：N=7：28

LOZZ

「辨析易錯易混?正誤判斷」

(1)冰和碘晶體中相互作用力相同()

(2)晶體內(nèi)部的微粒按一定規(guī)律周期性排列()

(3)凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體()

(4)固體SiO2一定是晶體()

(5)缺角的NaCl晶體在飽和NaCI溶液中會慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊()

(6)晶胞是晶體中最小的“平行六面體”()

(7)區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法是對固體進(jìn)行X-射線衍射實驗()

答案(1)X(2)V(3)X(4)X(5)V(6)X(7)V

F解題能力提升

1.下圖是由Q、R、G三種元素組成的一種高溫超導(dǎo)體的晶胞結(jié)構(gòu)，其中R為+2價，G為

—2價，則Q的化合價為

答案+3價

解析R:8X(+1=2

O

G:8x]+8X：+4x/+2=8

Q:8X；+2=4

R、G、Q的個數(shù)之比為1：4：2,則其化學(xué)式為RQ2G4。

由于R為+2價，G為一2價，所以Q為+3價。

2.某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C三種粒子數(shù)之比是()

?A

OB

OC

A.3：9：4B.1：4：2

C.2：9：4D.3：8：4

答案B

解析A粒子數(shù)為6義七=3;

B粒子數(shù)為6x1+3x1=2;

C粒子數(shù)為1;故A、B、C粒子數(shù)之比為1：4：2?

3.已知翎銀合金LaNi”的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖，則LaNi“中n=

答案5

解析La:2XTz+12X07=3

Ni:12x1+6x|+6=15

所以〃=5。

4.Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如下圖所示。則該化合物的化

學(xué)式為o

?Cu

OH

答案CuH

解析根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可以判斷：Cu(?)：2x1+12x1+3=6；H(O)：6x|+l+3=6,所以

化學(xué)式為CuH。

5.(1)硼化鎂晶體在39K時呈超導(dǎo)性。在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布的，下

圖是該晶體微觀結(jié)構(gòu)的透視圖，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。則硼化鎂的化學(xué)

式為?

(2)在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)形式。下圖是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，則

多硼酸根離子符號為。

答案(l)MgB2(2)BO2

解析(1)每個Mg周圍有6個B,而每個B周圍有3個Mg,所以其化學(xué)式為MgB2。(2)從

圖可看出，每個,都有一個B和一個0完全屬于這個單元，剩余的

2個O分別被兩個結(jié)構(gòu)單元共用，所以B：0=1：(1+|)=1：2,化學(xué)式為B05。

6.已知下圖所示晶體的硬度很可能比金剛石大，且原子間以單鏈結(jié)合，試根據(jù)下圖確定該晶

體的化學(xué)式為。

AO

BU

答案B3A4

考點二晶體的類型、組成與性質(zhì)

顯核心知識梳理

1.四種晶體類型的概念與特點

(1)分子晶體：分子間通過分子間作用力結(jié)合形成的晶體,此類晶體熔點、沸點低，硬度小。

(2)原子晶體：原子通過共價鍵形成的晶體,整塊晶體是一個三維的共價鍵網(wǎng)狀(立體網(wǎng)狀)結(jié)

構(gòu)；其物理性質(zhì)的突出特點是高硬度、高熔點、高沸點。

(3)離子晶體

①陰、陽離子通過離子鍵形成的晶體,此類晶體的熔點、沸點較高。

②配位數(shù)：指一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目,晶體陰離子、陽離子的配位數(shù)之比

等于組成中的陰離子與陽離子數(shù)目的反比。

(4)金屬晶體

①含義：金屬原子通過金屬鍵形成的晶體,金屬單質(zhì)形成的晶體就是金屬晶體。

②金屬鍵的形成：晶體中金屬原子脫落下來的價蚯形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被班

有原子共用，從而將所有的金屬原子維系在一起；金屬鍵無飽和性、方向性。

2.四種晶體類型的比較

型

分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體

比

金屬陽離子和自

構(gòu)成粒子分子原子陰、陽離子

由電子

粒子間的相

分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵

互作用力

有的很大，有的

硬度較小很大較大

很小

有的很高，有的

熔、沸點較低很高較高

很低

難溶于任何大多易溶于水

溶解性相似相溶常見溶劑難溶

溶劑等極性溶劑

一般不導(dǎo)電，晶體不導(dǎo)電,

一般不具有

導(dǎo)電、傳熱性溶于水后有的電和熱的良導(dǎo)體水溶液或熔融

導(dǎo)電性

導(dǎo)電態(tài)導(dǎo)電

【理解應(yīng)用】

在下列物質(zhì)中：NaCkNaOH、Na2S,H2O2>Na2s2、(NHO2S、CO2、CC14>C2H2、SiO2>SiC、

晶體硅、金剛石、晶體氯。

(1)其中只含有離子鍵的離子晶體是。

(2)其中既含有離子鍵又含有極性共價鍵的離子晶體是.

(3)其中既含有離子鍵又含有極性共價鍵和配位鍵的離子晶體是。

(4)其中既含有離子鍵又含有非極性共價鍵的離子晶體是.

(5)其中含有極性共價鍵的非極性分子是。

(6)其中含有極性共價鍵和非極性共價鍵的非極性分子是。

(7)其中含有極性共價鍵和非極性共價鍵的極性分子是。

(8)其中含有極性共價鍵的原子晶體是,

(9)不含共價鍵的分子晶體是,只含非極性共價鍵的原子晶體是。

答案(l)NaCl、Na2s(2)NaOH、(NH4)2S

⑶(NHRS(4)Na2s2(5)CO2>CCI4、C2H2

(6)C2H2(7)H2O2(8)SiO2、SiC(9)晶體氮晶體硅、金剛石

3.認(rèn)識幾種常見的晶體模型

⑴原子晶體(金剛石和二氧化硅)

Si

金剛石二氧化硅

①金剛石晶體中，每個C與另外生個C形成共價鍵，C-C鍵之間的夾角是109.5。，最小的

環(huán)是六元環(huán)。含有ImolC的金剛石中，形成的共價鍵有2m01。

②SiO2晶體中，每個Si原子與生個0原子成鍵，每個0原子與2_個硅原子成鍵，最小的環(huán)

是十二元環(huán),在“硅氧”四面體中，處于中心的是里原子，1molSiCh中含有4molSi—O

鍵。

(2)分子晶體

①干冰晶體中，每個CO2分子周圍等距且緊鄰的C02分子有個。

干冰的結(jié)構(gòu)模型(晶胞)冰的結(jié)構(gòu)模型

②冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個水分子與相鄰的2個水分子以氫鍵相連接，含ImolHzO的冰中,

①NaCl型：在晶體中，每個Na卡同時吸引6個C「，每個Cl.同時吸引0個Na卡,配位數(shù)為6。

每個晶胞含生個Na+和生個CF?

②CsCl型：在晶體中，每個C1吸引也個Cs+,每個Cs+吸引&個C「，配位數(shù)為區(qū)

⑷石墨晶體

石墨層狀晶體中，層與層之間的作用是范德華力,平均每個正六邊形擁有的碳原子個數(shù)是2,

C原子采取的雜化方式是他S

【理解應(yīng)用】

按要求回答問題

(1)在金剛石晶體中最小碳環(huán)含有個C原子;每個C原子被個最小碳環(huán)共用。

(2)在干冰中粒子間作用力有。

⑶含1molH2O的冰中形成氫鍵的數(shù)目為。

(4)在NaCl晶體中，每個Na*周圍有個距離最近且相等的Na+,每個Na卡周圍有

個距離最近且相等的Cl\其空間構(gòu)型為。

⑸在CaF2晶體中，每個Ca2+周圍距離最近且等距離的F有個；每個F周圍距離最

近且等距離的Ca2+有個。

答案(1)612(2)共價鍵、范德華力(3)2NA

⑷126正八面體形(5)84

|■辨析易錯易混?正誤判斷」

(1)在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子(J)

(2)在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子(X)

(3)原子晶體的熔點一定比金屬晶體的高(X)

(4)分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低(X)

(5)金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體(J)

F解題能力提升

---------------------------------------------------------------------N-------------

題組一常見晶體的分析(不定項選擇題)

1.已知干冰晶胞結(jié)構(gòu)屬于面心立方最密堆積，晶胞中最近的相鄰兩個CO2分子間距為apm,

阿伏加德羅常數(shù)為M，下列說法正確的是()

A.晶胞中一個CCh分子的配位數(shù)是12

44X4

B.晶胞的密度表達(dá)式是欣而許g53

C.一個晶胞中平均含6個CO2分子

D.CO2分子的空間構(gòu)型是直線形，中心C原子的雜化類型是sp3雜化

答案AB

解析晶胞中一個CO2分子的配位數(shù)為12,故A正確；該晶胞中相鄰最近的兩個CO2分子

間距為“pm,即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上頂點上的二氧化碳之間的距離為a

pm,則晶胞棱長=也“pmu^aXICTiOcm,晶胞體積=(啦“X10一|。cm/,該晶胞中二氧化

M44

11瓦乂4訪X444X4

碳分子個數(shù)=8乂￥+6><廠4,晶胞密度=丁-=(而XU%'g5『礪聲g

-3

根據(jù)

是2,

對數(shù)

電子

價層

原子

子，C

線形分

子是直

碳分

氧化

；二

錯誤

確，C

B正

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g-cm

誤。

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石英

2.

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數(shù)比

原子

、氧

中硅

,其

個O）

入一

中插

Si鍵

Si—

I—

s

Si—

O—

—

si——

o

o

-

I

Si—

0—

—

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si——

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Si—

O—

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si——

：1

n=2

m*

A.

子

個分

.INA

含有O

體中

該晶

6g

B.

O

I

O

Si

o-

I

7